闸板防喷器密封失效原因及对策分析
摘要:闸板防喷器属于二级井控的重要设备之一，主要是通过封闭套管与管柱间的环形空间，对井口进行全封闭的形式达到井内压力平衡的目的。但闸板防喷器在密封过程中，受多种因素的影响，常出现密封失效的情况，而一旦密封失效，闸板防喷器的作用就会立即消失，可能会发生井喷等恶劣情况。因此，做好闸板防喷器的密封工作至关重要。本文分析了闸板防喷器密封失效的主要原因，并提出了防止闸板防喷器密封失效的对策，旨在与同行进行经验交流。
关键词:闸板防喷器；密封；失效；影响因素；对策前言
在封闭情况下，利用壳体旁侧出口或者下部四通所连接的管线，才能进行节流放喷、钻井液循环、压井等作业。作为二级井控的重要设备，闸板防喷器能够为压井提供良好的保证，使井内压力达到相互平衡的目的，但要发挥这一功效，需要保证闸板防喷器密封的可靠性，不能出现密封失效的现象，否则，会导致井喷等恶劣现象[1]。但闸板防喷器密封易出现失效现象，下面具体分析影响密封效果的相关因素。
一、闸板防喷器主要密封的部位
闸板防喷器的密封部位主要是两个部位：一级密封部位、二级密封部位。其中，一级密封部位指的是关井后直接承受井内压力的部位，要使闸板防喷器处于全封闭井口的效果，以下四处的密封必须同时起作用。分别为闸板防喷器壳体和侧门的密封、侧门腔和闸板轴的密封、钻具和闸板前部的密封、壳体内顶面和闸板顶部的密封。二级密封部位指的是不与井内压力直接接触的部位，包括关两缸和液缸内开间的密封、液缸和闸板轴间的密封、铰链内油道的密封、缸盖和液缸间的密封。
二、闸板防喷器密封失效的主要原因
1.影响闸板防喷器壳体和侧门密封的因素
在壳体和侧门的接合面上一般会装上密封圈（也有一些闸板防喷器是端盖与壳体间的密封），位于侧门的紧固螺栓起到压紧密封圈的作用，以防止油气的泄漏。通常情况下，井口的压力比较高，在侧门密封圈中装有金属物，而若井口压力比较低的情况，则会使用“O”型纯橡胶的密封圈。分析这一密封部位出现密封失效的原因主要有以下几点因素：⑴侧门和壳体平面的粗糙度；⑵密封圈的质量影响，包括密封圈表面的粗糙程度、受夹织物的强度大小影响；⑶闸板防喷器和密封圈高抗塑性的配套精确尺寸影响；⑷侧门槽与壳体槽的平行度影响。除了以上因素之外，若侧门密封圈长期处于高压下或长期在野外使用，也可能会出现塑性变形情况，导致密封失效。
2.影响侧门腔和闸板轴密封的因素
为预防高压下出现油气与液缸串漏现象，在侧门腔和闸板轴之间的环形空间内，设有密封圈组。该部位影响密封效果的主要因素有闸板轴的圆度、加工精度、垂直度、形位公差、粗糙度、配套密封圈组的质量和尺寸大小等。一旦以上因素未达到标准使用要求，则会影响密封效果，造成密封失效。
3.影响钻具和闸板前部密封效果的因素
这一部位的密封主要是依靠闸板前部的在胶芯，在手动或液压推力的作用下将管柱抱紧而实现密封的。分析造成这一部位密封失效的主要影响因素是：闸板总成开关不到位、闸板胶芯质量问题。若钻具造成闸板胶芯前端撕裂或严重磨损时，高压井内的气液会出现泄漏而导致封井失效[2]。闸板总成开关不到位，胶芯无法与钻具抱紧也会造成密封失效。
4.影响壳体内顶面和闸板顶部密封的因素
在闸板的平面设有顶封胶芯，在井内高压的作用下，顶封胶芯紧压壳体内的顶面，从而形成密封面。因此，影响这一部位密封效果的因素主要有：壳体内顶面的粗糙度和平面度、顶封胶芯的质量。若闸板防喷器的壳体内部受到泥浆、油污、地层沙等污染，会影响壳体的平整度和粗糙度，从而易造成密封失效。另外，顶封胶芯一般在恒温室内保存不能超过两年，一旦超过这个期限或保存不当，就会影响密封胶芯质量，造成密封失效。
以上主要是对一级密封部位影响密封效果相关因素的分析，除这些主要因素之外，二级密封部位若出现问题，也会造成闸板防喷器密封失效，如铰链座密封失效、液缸开启、锁紧轴密封失效、关闭腔互相窜漏等。
三、防止闸板防喷器密封失效的对策分析
1.从源头上控制闸板防喷器的质量
闸板防喷器的生产和设计应由业内公认技术水平较高的厂商完成。在呈交指定单位进行设计时，要求其在遵循相关的设计标准之外，还应结合实际情况以及信息反馈进行设计改进。注意控制好设计的尺寸、配合精度、表面粗糙度等，尤其重视闸板轴的密封组件设计。进行二次密封脂注入孔设计时，保证二次密封脂能在渗漏的紧急情况下能及时挤入密封件位置。除此之外，在设计闸板轴密封观察孔时，保证发生密封件渗漏时能透过肉眼就能观察到密封失效的方向[3]。
2.严格按照规范的操作规程进行操作
为避免出现密封失效的情况，应严格按照规范的操作规程进行操作。并做到用前认真检查、使用过程正确无误、用后维护保养。使用前应认真检查相关器件的状态、质量。在此过程中，检验人员必须经过专业培训，拥有过硬的专业技能，同时必须配备专业的仪器、工具，以能够对产品做出正确判断。检查无误后，才能按规程进行操作。另外，应在空调房内设置适当的温度存放密封件，对于金属件则应作防锈处理后再保存，而对于超期的密封件则作废处理。与其他装备一样，闸板防喷器也应建立使用档案，认真记录好修理、回厂检修、更换、试压等相关内容。同时，注重闸板防喷器的现场使用管理工作，做到正确使用和维护。例如，当井内有管柱时，避免出现关闭全封闸板的情况。在试验关闭管子闸板时，最大液控压力应低于3Wa等。现场使用闸板防喷器时，指派专人负责，落实责任制，以提高工作人员的责任意识。每次完成作业后都要求进行全面的检查和清理，以便及时发现和更换损坏了的器件。
小结
综上所述，影响闸板防喷器密封效果的因素众多，为避免闸板防喷器密封失效的情况，使用单位和操作人员应引起高度重视，努力消除密封失效的不利因素，保证闸板防喷器能够安全、可靠使用，从而确保井控工作的安全。
参考文献：
[1]伍斌，赵海湖等.闸板防喷器密封失效原因及措施[J].中国化工贸易,2013(01)：69.
[2]任毅，庞然.闸板防喷器密封失效原因及对策分析[J].企业技术开发（下半月）,2011,30(01)：111-112.
[3]唐洋，耿海涛等.闸板防喷器密封原理与失效分析[J].润滑与密封，2013(02):91-94.
作者简介：周四祥（1967-）男，汉族，江苏省高邮人，工程师，主要从事石油钻井工作。
